固定式天然橡胶自动割胶机设计与试验

为解决天然橡胶夜间割胶作业劳动强度大、割胶工短缺、割胶效率低等问题,设计一种固定式天然橡胶自动割胶机,采用行走电机与丝杆电机分别驱动割胶刀绕树转动以及沿竖直方向运动,2种运动复合形成割胶刀螺旋线作业轨迹,实现割胶机根据橡胶树生长状况调节螺旋线升角,保证排胶顺畅。采用丝杆电机与旋转编码盘配合,实现割胶机耗皮量的调整,通过仿形双弹簧实现割刀割深均匀稳定,适应不同割胶需求,降低橡胶树损伤。以螺旋线升角、割刀运行速度、耗皮量为试验因素,以割胶机能耗、耗皮量变异系数为试验指标,进行三因素三水平正交试验。试验结果表明：螺旋线升角为25°、割刀运行速度为0.6 m/min、耗皮量为0.8 mm时,试验结果最优,平均耗电量为0.48 W·h,耗皮量变异系数为7.61%,割深变异系数为4.78%,试验结果满足要求。     

固定式全自动智能控制橡胶割胶机设计

为解决传统割胶人工劳动强度大、工作环境差和割胶效率低等问题，利用软件SolidWorks设计建模分析，设计了由电机驱动的具有智能控制的橡胶割胶机，割刀座架按照设计的智能电控程序实现预定的螺旋线工作轨迹，通过距离传感器反馈的数据，实现割刀进给量调节，方便割刀获取适宜的割皮深度。通过田间试验，分析数据，不断完善割胶机设计，为橡胶工业化生产获得胶乳提供人员劳动强度低、性能稳定可靠和经济实用的割胶设备。      

螺旋运动式自动割胶装置设计与试验

针对人工割胶劳动强度大,工作效率低,人工成本高且胶工紧缺等问题,设计了一种螺旋运动式自动割胶装置。通过分析割胶轨迹与割胶刀作业状态下的受力情况,获得螺旋化轨迹方程,设计仿割胶轨迹螺旋轨道与齿轨;利用ADAMS软件对3种不同齿形的传动轴与螺旋齿轨的传动稳定性进行仿真分析,确定螺旋传动机构的结构和工作参数,基于柔性连接方式设计贴树仿形割胶机构。以传动轴转速、耗皮厚度与橡胶树直径为试验因素,以割胶深度和割面平滑度合格率为试验指标,进行正交试验。结果表明：割胶装置在传动轴转速12.00 r/min时,对不同直径橡胶树具有最优的割胶效果,其割胶深度平均合格率为89.60%,割面平滑度平均合格率为91.19%;其中,对直径为200 mm的橡胶树进行耗皮厚度2 mm的割胶作业时割胶效果最佳,其割胶深度平均合格率达到93.93%,割面平滑度平均合格率达到94.32%,满足割胶作业要求。     

基于单片机运动控制系统设计

主要以单片机对步进电机的转向、速度、位移进行控制,步进电机由C语言程序控制单片机实现通信和控制.通过对软硬件进行设计和调试,步进电机加减速过程主要由设计参数进行控制,系统在不发生失步现象前提下以最短的时间到达目标位置,同时又能准确实现步进电机的正反转、启动和停止控制.     

基于单片机的步进电机调速研究

论述了步进电机的工作原理,控制系统的设计,分析了步进电机加速启动和减速停止的实现方法,并对步进电机的调速原理进行研究,为步进电机的应用提供参考.     

整排穴盘苗移栽机取送苗装置的设计与研究

针对目前新疆半自动移栽效率低、取苗机构轨迹复杂及取苗机构与苗盘运动协调困难等问题,设计了整排夹持式辣椒穴盘苗移栽机取送苗装置;阐述了取送苗装置整体工作原理及工作过程,并对其整体结构及整排夹持部件进行了设计。工作时,步进电机驱动送苗机构完成整排取苗手从取苗位置到放苗位置的往复运动,由接近开关对各关键位置进行标定,气缸驱动整排取苗手完成取放苗动作。在ADAMS中建立取送苗平台仿真模型,分析了不同运动规律下的定位精度,并构建电气控制系统,以PLC为核心,设计触控屏界面,完成控制系统搭建与调试。     

天然橡胶树割胶技术的研究及进展

天然橡胶是重要的装备物资,随着工业不断发展,对天然橡胶的需求量不断增加,而天然橡胶是通过割破橡胶树乳管获得的,割胶技术的优劣直接影响橡胶产量。总结半树圆周割阳刀的传统割胶方法,以及低面阴刀和气刺微割的新割胶方法;分析配合割胶方法所采用的各类割胶机械,有传统手动割胶刀、优化手动割胶刀、电动割胶刀以及自动割胶机;探讨目前割胶机械的局限性,指出研制新型割胶机械应控制割胶轨迹、深度、耗皮量和仿形机构的精度才能提高割胶效率。科技的进步必然会推动割胶技术由人工作业向智能机械化方向发展,从而省去大量人力物力,同时可以大幅提高割胶效率和橡胶产量。     

基于激光传感器检测树冠大小的实验平台设计

为实现果树的对靶变量喷药,需要实时监测果树的树冠大小,因此设计精确检测果树体积的靶标体积检测系统。该系统通过PC机调节步进电机的转速及激光传感器的扫描频率,利用步进电机带动激光传感器精确运动来检测果树的体积,同时PC机完成数据的显示、存储及分析。在相同实验条件下,通过设置不同的电机转速和传感器扫描频率,做了相应的体积检测实验。实验结果表明,该系统可以实现对果树体积的有效测量。     

穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统设计与移栽试验

为实现穴盘苗全自动移栽机取苗、移盘和植苗动作驱动系统的分离,简化移栽机机械传动系统结构,以提高其可靠性和作业质量,基于PLC设计了一套穴盘苗全自动移栽机运动协调控制系统,并进行了实际移栽试验。试验结果表明:在运动协调控制系统的控制下,实现了步进电动机驱动苗盘横向进给运动、伺服电动机驱动取苗机械手纵向往复运动、取苗机械手气动垂直取/放苗动作和气动喂苗动作的控制及其与机械驱动植苗动作的同步配合,穴盘苗全自动移栽机可以实现40株/(min·行)的取/放苗速度,在整机单行移栽39.9株/min的平均移栽速度下,样机完成取/放苗过程并最终将钵苗成功喂入栽植器的喂苗成功率达到96.9%。     

香梨自动包装装置设计

基于香梨自动包装机构的动作流程,以单片机为控制器,合理选用技术参数、预设的控制逻辑,控制步进电机、送纸装置和防撞网套自动上料机构动作,利用香梨自由下落的重力,巧妙实现自动包装。通过数字化建模、运动分析和有限元分析,设计了结构简单、性能稳定的香梨自动包装装置。      

天然橡胶割胶机器人视觉伺服控制方法与割胶试验

自动化割胶不仅可以把胶工从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解放出来，还能降低对胶工的技术依赖，极大地提高生产效率。实现非结构环境下作业信息自主获取及割胶位置伺服控制是割胶机器人的关键技术。针对工作环境复杂多变、作业信息叠加交互、目标背景特征相近、亚毫米级作业精度要求等技术难点，本研究以人工橡胶林中橡胶树为割胶对象研发割胶机器人，通过建立割胶轨迹的空间数学模型，规划机器人快速接近和远离操作空间的运动路径；采用双目立体视觉技术获取树干和割线结构参数，融合机器人运动学、机器视觉技术和多传感器反馈控制技术研制了割胶机器人模块化样机。割胶机器人主要由轨道式机器人移动平台、多关节机械臂、双目立体视觉系统和末端执行器等组成。在海南天然橡胶林进行的割胶试验结果表明，在割胶机器人切割1 mm厚的橡胶树皮时，耗皮量误差约为0.28 mm，切割深度误差约为0.49 mm。该研究可为探索天然橡胶树的自动化割胶作业提供技术参考。     

黄花苜蓿收获机设计与试验

针对黄花苜蓿收割难度大、成本高、效率低制约其大规模推广的问题,设计一种能实现黄花苜蓿收割与收集的手扶电动式收获机。介绍该机的整体结构并对切割装置、收集装置和传动装置等关键部件进行参数设计,设计刀片节距为34 mm,单个动刀的行程17 mm,切割功耗为1.175 kW,风机功率消耗为0.124 3 kW,主风管尺寸为30～50 mm,支分管为15～25 mm,选用电机功率为2.2 kW;为测试该机作业性能,基于响应面分析法进行田间作业试验,结果表明,该机的最佳作业参数为:作业速度0.72 m/s,切割速度0.78 m/s,吹送速度1.29 m/s,此时收获机工作效率为0.091 2 hm~2/h,漏割率为1.75%;各因素对工作效率的因子贡献率为:吹送速度>切割速度>作业速度;各因素对漏割率的因子贡献率为:切割速度>作业速度>吹送速度。各项指标均达到设计要求,能实现稳定高效作业。     

小型往复式甘蔗削皮机的设计

针对目前市场上缺乏小型、实用、成本低的甘蔗削皮机械化装置等问题,设计了小型往复式甘蔗削皮机,主要由动力源、机架、传动机构、甘蔗间歇旋转机构及削皮机构组成。利用曲柄滑块机构将电动机的旋转输出转变成削皮刀的往复直线切削和回程运动,间歇旋转机构实现甘蔗的间歇回转,与削皮刀的往复切削和回程运动相互协调,共同完成甘蔗的削皮工作行程和削皮刀的回程。通过对关键零部件的设计计算、有限元分析及动力学分析,验证了装置的可行性、合理性和有效性。试验结果表明:甘蔗削皮的平均干净度达到91.03%,削皮的总体效果明显,满足设计要求,为甘蔗削皮机械化装置的进一步发展提供了技术支持和参考。     

复合式羊草切根机的设计研究

针对退化羊草草原土壤板结严重且横走根茎错节致使自繁促生能力下降等问题,研制了复合式羊草切根机。同时,介绍了该机的整体结构、工作原理及主要部件的设计原理和设计方法。复合式羊草切根机切根性能稳定、效率高、能耗低,有较强的实用价值,对退化羊草地机械化改良机具的研发及相关技术的推广具有指导作用。     

基于软轨行走的全自动采胶机设计与实现

天然橡胶是国家的重要战略物资，随着近年来的胶价低迷，造成大量的胶工流失，大片胶园出现弃割弃管的情况。为解决上述出现的情况，基于PLC的控制方式，研发一款能够通过架设在树上软轨移动的全自动针刺采胶装备，对采胶机主要各运动部件进行结构设计，并搭建自动采胶的控制平台，包括PLC的编程、人机界面的设计等，分析行走装置的钢丝软轨绷紧原理与刺针的刺入原理，为采胶机的运动与作业设计提供理论支撑，最后通过对传统的割胶方式进行比较试验。试验结果表明：采胶机作业每针刺的耗时相对传统割胶刀较快，约为10 s/株，后期可以配合乙烯利的刺激与适当扩充采胶的针孔数，来提高出胶量。在作业模式上，该采胶装备的研发以及关键技术的突破，也为全自动采胶作业的实现提供可能性与奠定基础。     

牵引式疏花机设计与试验

针对疏花环节作业强度大、成本高及机械式疏花装置参数不可调等问题,结合现代化果园种植模式的农艺要求,设计一种牵引式疏花机。通过调整疏花机转轴转速、工作位置、切入角度及胶条间隔等主要参数进行疏花作业,提高装置在果园管理工作中的使用范围,并对牵引机构、传动机构、连杆机构、机架、液压马达、导向滑轨、转动轴、胶条进行结构设计。结合疏花机工作环境及负载力大小,对液压控制系统进行选型与设计,确定液压缸内径为25 mm,活塞杆直径为13 mm,最大负载为2.5 MPa,导向套长度为17 mm,液压泵为2.5 MPa,电机为2.5 kW,并校验活塞杆稳定性。田间试验表明,当整机前进速度为4 km/h、胶条转速为300~400 r/min、胶条间隔为5 cm时,疏除率在29%~35%,满足疏花阶段的农艺要求。     

秸秆揉搓机物料抛送过程的理论分析与试验

针对揉搓机在抛料过程中存在的排料难、负荷大的问题,结合理论进行了抛料器主要工作参数的试验研究,对切碎物料进行了运动分析,并对抛料筒结构对抛送过程的影响进行了试验研究,建立了抛送叶板速度的数学模型。通过多次试验研究,确立了合理的抛料器结构参数。